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Bulk Nanostructured Tungsten for Extreme Environments

Projektbeschreibung

Wie das Material Wolfram noch härter und stärker wird

Wolfram ist außergewöhnlich hart: Es hat den höchsten Schmelzpunkt aller Metalle. Dieses robuste Element kann extremen Umgebungsbedingungen standhalten und ist daher für Anwendungen in den Sektoren Energie, Luft- und Raumfahrt sowie Verteidigung unverzichtbar. Seine Sprödigkeit schränkt jedoch seinen Einsatzbereich ein. Das Team des vom Europäischen Forschungsrat finanzierten Projekts BulkNanoWe2 baut auf den Fortschritten des Projekts TOUGHIT auf und nähert nanostrukturiertes Wolfram der industriellen Nutzung an. Mithilfe von Nanopulvern und des Spark-Plasma-Sinterverfahrens werden im Rahmen des Projekts feste, nahezu netzförmige Massivteile mit fein abgestimmten Mikrostrukturen hergestellt. Dieser Ansatz verspricht ein Material mit mehr als doppelt so hoher Härte und über 100 % höherer Festigkeit als übliches Wolfram, womit sichereren, effizienteren und nachhaltigen Anwendungen der Weg bereitet wird.

Ziel

Tungsten possesses the highest melting point amongst metals and exhibits superior characteristics when sustaining extreme environments. Nevertheless, tungsten also has a severe limitation, it is intrinsically brittle and prone to cleavage failure. In our ERC Consolidator Grant TOUGHIT, we are developing strategies to overcome this brittleness while concurrently enhancing the material strength. This is accomplished by refining tungsten to a nanocrystalline state via extreme deformation and strengthening the weak interfaces through segregation-driven grain boundary engineering.

In the current Proof of Concept project BulkNanoWe2, we aim to transition this knowledge to industrial application. Our objective is to devise efficient manufacturing procedures to create near-net-shaped bulk parts. We employ spark plasma sintering, using electric heating and applied pressure, to facilitate swift sintering at lower temperatures. The pivotal role of a nanostructured material to ensure the desired properties is realized by commencing with nanopowders. These also aid synthesis by increasing sintering kinetics. Further, the nanopowders will undergo surface modification to retard grain growth and concurrently enhance mechanical properties.

Thereby, we chart a course toward creating near-net-shaped components featuring distinctly tailored nanoscale microstructure and modified interfaces. This innovative approach will provide a synergistic combination of desired attributes, including a remarkable strength surpassing conventional bulk tungsten by >100%. Simultaneously, the fracture toughness will at least double for a resource-efficient yet secure design paradigm. Attaining these highly desirable properties in an adapted industrial framework, we also contribute to tungsten sourcing challenges. Finally, we realize an environmentally conscientious and economically appealing exceptional material tailored to endure extreme environments.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-ERC-POC - HORIZON ERC Proof of Concept Grants

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) ERC-2023-POC

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Gastgebende Einrichtung

MONTANUNIVERSITAET LEOBEN
Netto-EU-Beitrag
€ 150 000,00
Adresse
FRANZ JOSEF STRASSE 18
8700 Leoben
Österreich
Region
Südösterreich Steiermark Östliche Obersteiermark
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
Keine Daten

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